你知道吗？早在70多年前，就有人在设想制造“亚轨道”空天轰炸机

近年来，随着空天飞机和临近空间飞行概念的再次兴起，亚轨道空天轰炸机被认为是很有可能成为现今战略轰炸机“接班人”的新机种。然而大多数人可能不知道的是，因X-37B等高大上的空天飞机而走红的空天轰炸机，早在70多年前就有人试图将其设计制造出来。

空天飞机

空天飞机的最初设想

所谓亚轨道，即介于空天之间的临近空间，而亚轨道飞行器，也可以称之为“空天飞机”。

1943年，二战期间的德国，轰炸机工程师尤金.桑格尔首先提出了亚轨道的概念，并以桑格尔的名字命名。1905年9月22日，桑格尔出生于奥地利的波西米亚，曾在维也纳技术大学土木工程系就读。学生期间，他听了火箭专家赫尔曼.奥伯特的一堂课——《通过火箭进入太空和行星》，为此他毅然改变专业方向，从土木工程转向航空航天，梦想通过火箭进入太空和行星，他加入了德国的业余火箭社团和奥伯特火箭研究中心的宇航协会。

桑格尔撰写的一篇论文《火箭动力飞行》，由于教授们认为太不切合实际，幻想而太奇异，遭到大学拒绝，为此他不得不提交了一篇关于土木工程翼桁架的毕业论文凑数，这才得以顺利毕业。1933年，桑格尔的标题为《火箭飞行工程》的论文又被拒绝发表。直到1936年，在奥地利杂志《弗卢格飞行》上，《火箭飞行工程》才得以发表。

这篇论文很快引起了德国帝国航空部、德国空军部、德国航空管理局的注意，桑格尔收到一封电报：如果您正在寻找和实现理想，请到帝国空军部报到。桑格尔很快提出一个惊人的设想，设计建造远程轰炸机，以攻击远在大洋彼岸的美国本土。桑格尔设想：远程轰炸机从德国起飞，进入亚轨道飞行，然后越过大西洋，最终到达美洲大陆等地。

1936年，桑格尔在吕讷堡灌木林地区领导一个火箭飞机开发团队，他逐渐构思出一个火箭动力滑车，将自身具有火箭发动机的轰炸机推出，上升到空间的边缘。桑格尔与协助设计的女数学家艾琳.布雷特结婚，桑格尔与布雷特一起给希特勒秘密研究“银鸟”轰炸机，桑格尔设计了火箭发动机，将产生100万千牛的推力。他第一个建议和设计火箭发动机的冷却方式、火箭的燃料循环、火箭发动机喷嘴冷却。

银鸟亚轨道轰炸机示意图

1942年德国空军部为了有利于集中设计，取消了这个项目与其他更大胆的理论和经过验证的技术。桑格尔被送往柏林的德国滑翔机研究所。在那里，它的重要工作是研究冲压发动机技术。一直到二战结束。战后他为法国于1949年成立的宇宙航行联合会工作。

桑格尔在法国期间，苏联情报人员试图争取他为苏联服务。斯大林对“银鸟”的设计报告十分感兴趣和好奇，派他的儿子瓦西里和科学家格里高利说服他能投奔苏联，但没有成功。

1954年，桑格尔返回德国。三年后，他组建了著名的斯图加特喷气推进研究所。1961~1963年，他埋头设计空天飞机的冲压火箭发动机，并担任顾问，他从未离开过绘图板。桑格尔在此期间提出了创新理论，光子动力、星际与星际航天器推进等理论，包括太阳帆。

1964年2月10日，桑格尔于柏林去世。它关于“银鸟”亚轨道飞机和空天飞机的理论、技术对X-15高超声速飞机、X-20航天飞机技术验证机等产生了巨大的影响，并最终影响到美国、苏联的航天飞机计划，促进了人类航天的历史进程。

亚轨道轰炸机“银鸟”

“银鸟”是一架可以短距离起飞，长距离奔袭的亚轨道轰炸机，主要目标是轰炸美国、苏联，摧毁军事基地、交通枢纽、军工厂。当重磅炸弹铺天盖地袭击美国本土时，美国人还不知道炸弹来自于何方，如果给“银鸟”装上原子弹，华盛顿将立刻被夷为平地，桑格尔与布雷特为希特勒描绘了一个理想的轰炸路线图。

美国X-15技术验证机

“银鸟”的设计理念非常特殊，因为它融合了当时最新的火箭技术和升力体原理，银鸟设计目的是通过一连串的“短距跳跃”实现远距离高速飞行，最初设计的飞行流程是：

1，在3千米长的轨道上由一个装备滑橇的大型火箭驱动发动机推动飞行器实现起飞，起飞时的最终速度为1930千米/小时。2，飞行器升空后会点燃自身的火箭引擎，并继续爬升到145千米的高度。3，在这一高度上飞行器的飞行速度将会达到21800公里每小时，然后它将逐渐降低高度返回平流层。4，由于下降过程中空气密度逐渐上升，与空气剧烈摩擦之下飞行器扁平的底部会产生升力，升力最终会把飞行器重新抬起，产生“反弹”。5，这样的上升-下降-上升的“反弹”流程会一遍遍重复，由于空气动力阻力的作用，每一次“弹跳”都会比前一次“浅”，“弹跳”距离会比前一次“短”。

经过工程师的反复计算确认，采用这种飞行方式的飞行器不仅能够飞越大西洋后把4吨的炸弹扔在美国本土，还能继续飞行直到降落在日本设在太平洋某处的机场，整段航程共计约19000~24000千米。

然而战后盟国使用计算机对银鸟的数学模型进行核算后发现了一个计算错误，实际上最初的大气层再入过程产生的热量要比两位德国工程师预计的高得多——如果基于他们的错误计算制造出了实机，那在实际飞行中重返大气层时飞行器就会直接烧毁，这个问题或许可以通过增加机体隔热罩来解决，但多出的重量又会大大减少飞行器本就不多的有效载荷，使其成为了一种华而不实的设计。

1941年，桑格尔将他的设计方案初步建议提案呈交德意志帝国航空部，由于其不切实际的复杂性和极低的效费比，该提案在航空部内部并不受欢迎，最终草草归档了事。1944年9月，该项目看似迎来转机，沃尔特.格里高利博士要求桑格尔向航空部重新提交了大幅降低成本的设计方案，项目编号为UM 3538，这是首个对能够携带飞行员和有效载荷到地球低轨的飞行器的严肃提议。方案中提供了两种有人驾驶方案（项目名称：对跖远程滑翔系统）和无人驾驶方案（项目名称：洲际远程滑翔系统），两种驾驶方式的发射方式都是由火箭驱动从轨道上发射，其中有人驾驶方案中除了有效载荷有些许区别以外两种方案的细节基本雷同。有人驾驶的“对跖远程滑翔系统”为了缩短起飞行程会以非常陡峭的角度发射，预想中可以在纽约投放炸弹后降落在日本设在太平洋的接应基地。1945年5月8日，德国正式签字宣布投降。该项目无疾而终。二战后，苏联于1946年成立了由凯德什领导设计局专门研究该设计方案。最终开发出了使用冲压发动机的验证方案，通常被称为“凯德什轰炸机”，但也从未进入生产制造阶段。20世纪60年代，苏联利用该研究成果进行了多项巡航导弹的基础原理研究工作。

美国X-20技术验证机

虽然银鸟轰炸机作为航空项目并无实际建树，但设计中由桑格尔发明的“燃料回热冷却”技术却造福了后世航空航天工业。该系统中液体燃料或氧化剂在环绕发动机结构的管道中流动，流经喷口结构时不仅能吸收热量帮助喷口冷却，又能在受热后实现流体增压，改善喷入燃烧室内后的燃烧，几乎所有的现代火箭发动机都采用了类似设计。同时“银鸟”的设计理念，被X-15、X-20等后辈发扬光大。